环境中微量氚的液闪测定法研究(2)
时间:2017-06-11 21:39 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
二是人工产生的，包括核反应堆、核武器和核试验等。在反应堆中，氚主要产生于燃料、控制棒、可燃毒物和冷却剂中[2]。燃料中的三裂变和中子活化反应生成氚，一般认为产率为（4.22 - 9.21）×1011Bq•MW-1•a-1。主要反应式为: 235U+n→3H+X+Y （2） 在碳化硼控制棒中发生反应: 7Li（n，nα）3H （3） 一根控制棒十五年间的平均产量约为3.5×1011Bq•MW-1•a-1。在冷却剂中，氚由由氕、硼、锂等活化产生。反应式如下： 6Li（n，α）3H （4） 2H+n→3H （5） 10B（n，2α）3H （6） 氚与水分子中的氢原子交换生成氚化水分子[3]。因而反应堆释放的氚大多以HTO蒸气或液体形式存在[4]。氚是一种纯β放射体，半衰期为12.26a，发生β衰变： 放出的β粒子能量范围是0-18.6keV，平均能量5.69keV[5]。由于能量比较低，用一张普通白纸即能挡住所有β粒子。这些β粒子在组织中的射程为0.7μm，最大射程6μm。而一般的细胞大小为10-20μm，所以氚放出的β粒子不能穿透皮肤层，即氚对人体没有外照射伤害[6]。 但是氚可以通过呼吸作用和摄入进入人体，对人体产生内照射伤害[7]。 1.2 环境中氚的形态及迁移行为 环境中的3H存在三种形态：氚化水、分子氚(molecular tritium, HT)和氚化甲烷(tritiated methane, CH3T)。氚比较容易以组织自由水氚(tissue free-water tritium, TFWT)的形式进入生物体内，然后经过新陈代谢作用转化为有机结合氚(organically bound tritium, OBT)。由于TFWT能够与全球生物系统快速的达到平衡，所以用TFWT表示氚浓度的即时水平[8]。相反的，OBT能够在生物体内停留较长时间，所以通常用于回顾测量、生物调查、大气污染评价或者对人类的剂量估计。 气载氚可能以HTO、HT和OBT的形式传输。 它们在大气环境中的弥散行为和其它核素一样，在地面空气中的浓度可以用通常的太气弥散模式计算；计算公众的个人吸入剂量时应该用年度的气象参数；而计算公众的个人食入剂量时则应该使用生长季节的气象数据[9]。 氚在空气水、土壤水和植物水中的浓度梯度导致了氚的干沉降。HT能够转化为HTO，但是它在空气和植物中的转化速度很慢。当它进入土壤中，会被酶催化转化为HTO，转化率取决于土壤颗粒成分、化学性质、温度、pH值及微生物量。HTO的沉降率取决于空气动力学特性、边界层性质和表面阻力大小。 HTO从空气水扩散到单个雨滴中，随降水降落到地面上，此过程叫做氚的湿沉降。扩散率取决于HTO在空气水与雨滴之间的浓度梯度，沉降率取决于释放高度、降水强度和下风距离。 氚从空气中进入土壤或者植物中，可能经过蒸腾作用再次进入大气。氚通过干湿沉降、蒸腾和再释放循环。由于土壤浅表的HTO较多，所以它的初始再释放率比HT高。但是经湿沉降后HTO很容易进入土壤深部，降低了其再释放率。 土壤中氚的浓度影响因素有降水、凝结、灌溉、蒸腾、重力和毛线现象等，氚在土壤中的垂直分布受存在形态和干湿沉降的影响。通常，土壤中HTO浓度接近于雨水中浓度，而低于空气水中浓度。 植物中的氚以自由水氚或者有机结合氚的形态存在。氚可以通过两条途径进入植物：叶子上的小孔从空气中吸收和根系从土壤中吸收。氚的浓度梯度导致了叶子与空气的氚交换。由于植物的自动与环境适应性，它会与空气和土壤中的水分建立平衡关系，这也就决定了氚的迁移率。换句话说就是蒸腾水中氚浓度反映了根系摄入水中氚的浓度。 (责任编辑：qin) |